类星体是怎么形成的?

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类星体是什么?它是如何产生的?



类星体是什么?这个问题时常在问答上被提及,在我以往的回答中,有好几个回答都与此相关。或许是有人对此真的感兴趣,或许是有人在以此为话题反复进行提问。


目前的天文观测研究表明,在几乎所有的大星系的星系中心都存在一个超大质量黑洞,但大部分超大质量黑洞并不活动,没有在吸积吞噬星系中的气体和尘埃,这就是我们说的普通星系;而有些星系中心的超大质量黑洞处于活动状态,不断吸积吞噬星系中的气体和尘埃,这类就是活动星系核。从字面上来讲,类星体就是一类在夜空中和恒星很相似的一类天体。从其本质上讲,类星体是较为明亮(专业一点讲,光度大于10的46次方尔格每秒)的活动星系核,亮度较低的那些活动性星系核一般称为赛佛特星系。


因此可以讲,包含类星体在内的所有活动星系核的核心都是一颗活动的超大质量黑洞,这里的活动是指黑洞不断从星系中吸积物质,这些被吸积的物质在下落过程中引力能(也就是常说的势能)被释放出来,以光和热形式发射到于宇宙空间。这些被释放的能量非常巨大,甚至会超过整个星系中恒星所发射的能量的总量,类星体就是这种能量较高的活动星系核。


星系中心黑洞和星系的共同演化过程是目前天文学研究的一个重要领域,有理论认为星系中心黑洞的活动会对星系产生重要的能量反馈和物质反馈(黑洞在激烈爆发期间释放的能量可以防止新的气体被星系捕获),调节星系中恒星形成过程,进而影响星系的演化。在我之前一个工作中(The Astrophysical Journal, 2013, 773 (2), 175),曾发现类星体倾向生活于富含蓝星系(星系颜色偏蓝,有更多的年轻恒星和更高的恒星形成率)的环境中,这在某种程度上意味着富含气体星系的并合事件在触发类星体活动中扮演重要作用,或许是这种并合事件给给星系中恒星形成提供了丰富的原材料和为星系中心活动提供充足的燃料。


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类星体是人类在距离地球极远的地方发现的特殊天体,它们远在数亿甚至上百亿光年之外,这表明类星体是较为古老的天体。类星体有着极高的亮度,可以超过一整个星系。最亮的类星体比我们的太阳更亮2万亿倍,或者是银河系的100倍。

天文学家认为,类星体是源自活跃星系核中超大质量黑洞的活动。在一些星系的中心,存在着相当活跃的区域,它们不断向外发出极强的电磁辐射,这被称为活跃星系核。类星体的光输出是连续的,但可以在数年、数月、数周、数天甚至数小时的时间内波动,这表明它们的密度相当大。

就在20世纪80年代,天体物理学家对于类星体到底是什么有着很大的分歧。后来,天文学家发现了一些被星系包围的类星体。于是,天文学家达成了共识,他们认为类星体源自活跃星系核。

根据计算,为了产生如此高的光度,类星体必须由超大质量黑洞来提供能量,这些黑洞每年吞噬10到1000倍太阳质量的物质。在这种黑洞的吸积盘中,过热气体被加速至接近光速,并释放出大量的电磁波,因为大量的质量被直接转换成能量。在这样的吸积盘中,大约有10%的物质转化为能量,而在典型的恒星中,只有0.7%的物质被转化为能量。就像脉冲星一样,类星体会从它们的两极中释放出超强等离子体喷流。

在1979年,天文学家观测到了一对类星体,最终发现它们其实是同一个类星体,它发出的光被一个星系强烈扭曲,形成了引力透镜效应,从而证实了广义相对论的一大预言。

天文学家认为,类星体大都是诞生于宇宙早期。在早期宇宙中,气体云分布更均匀,所以新形成的黑洞将有足够的机会来吸收周围的物质。数十亿年来,虽然这些超大质量黑洞不断吸收其他恒星,但在早期宇宙中它们吸收了更多的物质。这就解释了为什么我们在银河系附近没有看到任何类星体,它们通常出现在遥远的地方。


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类星体是宇宙中一个奇葩的存在,也可以说它们是质量最大的天体,个头较大的类星体堪比一个星系。去年初,我国天文学家曾经看到一个质量达170亿颗太阳质量的类星体,光度是太阳的400多万亿倍,是已发现的最大类星体,那么类星体怎么会有这么大质量呢?它又是怎么形成的呢?

通常认为类星体形成的时间比较早,我认为它的形成和宇宙的原生黑洞有关,在宇宙开始形成的早期,宇宙的规模还远没有现在这么大,但是宇宙爆炸之初有一些成团的物质由于质量比较大,直接形成了大质量的原生黑洞,而由于当时的宇宙物质比较浓密,所以这种大质量的原生黑洞就很容易的吸引了附近的物质围着运行转动,并且不断的将一些物质吸入到它的“肚子”里,发出极其耀眼的光,这是因为被它吸引到它的吸积盘中的物质会不断的被它拉碎,比如星球会被它的引力拉成小碎块,接着拉碎成尘埃,再把分子拉碎成原子,原子再进一步拉碎成基本粒子,而在这一过程中,物质的温度会急速升高,并会有极大的能量爆发出来,产生的光甚至超过了一个星系数千亿颗恒星发出的光,这就是类星体为什么那么明亮的原因。



可见类星体质量极大,至少会达到太阳质量的一千万倍;光度极强,能比太阳明亮百千亿倍,甚至千万亿倍;年龄一般也很老,据天文观测发现,类星体距离我们一般都在100亿光年以上,那么现在的宇宙会不会形成类星体呢?我认为应该也是有可能的,不过有一个条件就是需要有大量的物质聚集在超级黑洞的周围,因此,有些科学家也认为很多星系的中心黑洞也可以称为类星体,但是这种类星体并不典型,并且光度也没有纯粹的类星体明亮,这应该是由于星系的中心黑洞吸入的物质不如类星体多的原因,而假如两个大规模的星系相互碰撞的话,这一过程中中心黑洞将能吸引很多的恒星,或有短暂成为类星体的可能。



科普大世界


有科学家认为,类星体的中心有一个巨大黑洞,它不断地吞噬周围的物质,这些物质在快速落向黑洞的过程中,以类似“摩擦生热”的方式释放出巨大的能量,使得它成为宇宙中最耀眼的天体。

1979年拍摄的3C 273类星体

类星体目前是发现的离地球最远的星系,它或许是宇宙的边缘,也或许是宇宙最早的形态。

类星体周围有大量射线,对生命体有致命的危害,因此类星体存在于很遥远的宇宙之中。但是近几年,天文学家发现,银河系中央黑洞开始活跃,如果银河系中心区的天体、物质大量坠入黑洞,是否会在银河系的中心产生类星体人类无法预知。

银河系中心有黑洞吞噬周围物质

如果类星体在银河系中心产生,对于地球上的生命来说无疑是一场浩劫,但是从他的产生到它对地球产生影响可能会需要数万年。到那时,人类可能已经找到宇宙中的其他家园。

茫茫宇宙中是够还有人类的家园


挖掘机中的战斗机


类星体是20世纪60年代天文学的“四大发现”之一.这种天体在一般光学观测中只是一个光点,类似恒星.然而在分光观测中,它的谱线具有很大的红移,又不像恒星,因此称它为类星体.到1993年底,已确认7383个类星体.
类星体的红移量之大,使天文学家大吃一惊,因为从红移量可以得到类星体远离我们而去的速度和它们与我们的距离.据观测,绝大多数类星体离开我们远去的每秒钟速度为几万公里、十几万公里,有的每秒则达到27万公里的“疯狂”速度,是光速的十分之九,运行最快的天体的“宝座”,非它莫属.
计算结果表明,类星体是人类迄今为止观测到的最遥远的天体,大都在100亿光年以上.80年代初期,澳大利亚的天文学家观测到一个类星体,距离我们地球竟达200亿光年,这就是说,我们现在观测到的类星体的光是在200亿年以前发出的!这一下子把人类对宇宙认识范围(认识的宇宙边缘)扩大到200亿光年之遥.如果是这样,那么它们自身的能量比一般星系能量还大上千倍.


春芽秋果绿色生活


关于类星体的知识,现在科学洁还没有完全搞清楚。它是如何形成的?不知道最终的答案,只有一些推测。类星体是人类有史以来观测到的威力最强烈的一类天体。多年以前,天文学家发现了一个奇怪的现象,一颗"恒星"或者一个"恒星系",突然在每秒种之内放射出相当于太阳在一年之内所可以发射出的能量之总和,据此推测这类天体的能量比我们的银河系的能量总和还要高100-1000倍。有的科学家认为,类星体不是单独的恒星,而是上千颗恒星的"大杂烩汤"。科学家研究发现,类星体的直径并不如同想象的那么大,而之前有人提出,类星体想直径等同于一个星系(比如银河系),但是,现在发现,类星体的直径最多为一光天。一光天,就是光在一天24小时之内走完的距离。为什么类星体的直径最多一光天?因为体积如星系般大小的天体无法同时进行从前至后的放射,如果这样的放射居然可以同时进行,则这些变化发生的频率就会被扰乱。而我们观测到的类星体,它们的放射频率是精确变化的,不是混乱的,这也证明了类星体的体积是很有限的。科学家推测计算出,类星体的直径是不能大于一光天的。那么,为什么类星体可以发射出如此巨大的能量波呢?只能有一种解释,类星体是一群恒星的集合,在类星体的中央位置,有一个动力惊人的能量引擎——黑洞。在一个狭小的只有一光天的空间里面,有上千个恒星拥挤在一起,除了黑洞,没有什么力量可以做到。

最后,纠正一个网络上流传的错误。一些网站说,类星体抛射的物质的运行速度可以超过光速。这是错误的观测数据。


怀疑探索者


类星体实际上就是宇宙诞生初期产生的第一代恒星。

未曾诞生宇宙以前的原始零性态空间,经过阴阳性态的分化与组合,产生的只有等量的中子与氕原子。氕原子的特点是容易挥发能量,中子的特点是需要吸收能量。而吸收了能量的中子如果还未与氕原子的质子结合,就会产生极化而形成中微子和氕原子。由于大部分中子都能够找到与之配对的氕原子而形成为氘原子,只有一部分找不到对象的中子才会产生极化,形成中微子和氕原子。

中微子的挥发形成的是虚空,氕原子多于中子的结果产生的是引力(见本人以前的答题《为什么万物皆有引力》)。原始星球的形成就是在引力的作用下聚集氘原子的结果。

由于作为原始物质的氘氢拥有的能量是最大的,所以,宇宙形成的第一代星球,全部由氘氢聚合形成的-类星体,释放的能量远远大于两代以后的恒星。

因为氘氢的聚集形成的是星球实体,氘氢聚集挥发的中微子和能量膨胀形成的是虚空,所以宇宙实体与虚空的形成,就是质量体聚集和能量体的挥发的结果。


周庆和1178559755


类星体,如恒星但肯定不是恒星,光谱似行星状星云但又不是星云,发出的射电(即无线电波)如星系又不是星系。

实际上,类星体是银河系外能量巨大的遥远天体,其中心是猛烈吞噬周围物质的、在千万太阳质量以上的超大质量黑洞。这些黑洞虽然自身不发光,但由于其强大的引力,周围物质在快速落向黑洞的过程中以类似“摩擦生热”的方式释放出巨大的能量,使得类星体成为宇宙中最耀眼的天体。


类星体的显著特点是具有很大的红移,表示它正以飞快的速度在向地球远离。类星体离地球很远,大约在100亿光年以外,可能是目前所发现最遥远的天体,天文学家能看到类星体,是因为它们以光、无线电波或x射线的形式发射出巨大的能量。


类星体于上世纪60年代被发现,它与宇宙微波背景辐射、脉冲星、星际分子并列为20世纪60年代天文学四大发现。

2015年03月03日,中国天文学家为主的科研团队发现了一颗距离地球128亿光年、430万亿倍太阳光度、中心黑洞质量约为120亿个太阳质量的超亮类星体。这是人类目前已观测到的遥远宇宙中发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体。


胡子哥说北京土话



类星体是尚未孕育成恒星的星际产物。是宇宙尘埃在星际或星系之间的相互作用下,聚裂变产生的新的星际涡流,随着体积的不断扩大和能量的不断增加,而逐渐演变成恒星体。


拓荒者and


类星体只能有超大质量黑洞形成,这些超级黑洞的质量在数百万至数百亿倍太阳质量不等。

超大质量黑洞越大,它所能引发的类星体活动也就越强。 一个超大质量黑洞要引发一个类星体有一定的条件要求。

首先,黑洞通过吞噬周围的气体和物质不断增大自己的质量,随着黑洞不断吸入物质,它达到了自身的质量上限。它变得过于饱和,无法再容纳更多的物质进入黑洞。

黑洞达到饱和后,它的引力作用仍然不会停止,此时如果黑洞周围仍然有可供吸引的大量物质,这个超强的引力场会以惊人的速度将大量的物质继续拽如黑洞。

黑洞无法再接受更多的物质,便将吸入的物质全部吐出,形成两道巨大的能量流,这些被黑洞吐出的物质就是类星体。

每道能量流都能比我们的太阳系宽20倍,它们喷射的距离可以达到数千光年。这个超大质量黑洞点燃了一个类星体。黑洞吸入气体,类星体将气体喷出,每分钟喷出的气体质量相当于数十个地球。

最终,黑洞周围将没有多余的气体可供吞噬,失去了气体原料,类星体逐渐萎缩并消失了,这样一来,这个宇宙空间就只剩下了原本的这个超大质量黑洞。

至于伽马射线暴,那是在超大质量恒星的内核演化成黑洞,成为超新星爆发的一瞬间喷出的,虽然都是由黑洞喷出的物质,但伽马射线吧和类星体完全是两回事。



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